專利名稱：壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器和使用該振蕩器的頻率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種振蕩器和頻率合成器，尤其涉及一種壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器和使用該振蕩器的頻率合成器。
背景技術(shù)：
將參考附圖1到4來描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的整數(shù)-N頻率合成器。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的整數(shù)-N頻率合成器的方框圖，其利用具有負(fù)反饋的鎖相環(huán)路(下文中，被稱作PLL)。如圖1所示，傳統(tǒng)的頻率合成器由如下的多個(gè)主塊組成R分頻器(divider)110，用于輸出通過將從外部提供的參考頻率fXTAL被R分頻獲得的頻率fREF；相位頻率檢測(cè)器(PFD)120，用于比較兩個(gè)輸入信號(hào)fREF和fDIV的頻率和相位，并且輸出與所述差對(duì)應(yīng)的信號(hào)DN和UP；電流泵(CP)130，用于向低通濾波器(下文稱作LPF)輸出與相位頻率檢測(cè)器的輸出DN和UP對(duì)應(yīng)的電荷；LPF 140，用于充當(dāng)整個(gè)頻率合成器的環(huán)路濾波器并且提供電壓，其控制隨后的壓控振蕩器(下文稱作VCO)的輸出頻率fVCO；VCO 150，用于輸出與輸入控制電壓成比例的振蕩頻率fVCO；和N分頻器160，用于執(zhí)行分頻操作，以便完成N分頻器的輸出頻率fDIV與VCO的輸出頻率fVCO的頻率比，從而獲得期望的VCO輸出頻率fVCO。串到并(S-to-P)塊170是用于將來自外部的串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并行提供到頻率合成器的輔助塊。
如上所述的傳統(tǒng)的頻率合成器形成負(fù)反饋環(huán)路。因此，如果確定N分頻器160的分頻率，則對(duì)相位頻率檢測(cè)器120的兩個(gè)輸入信號(hào)執(zhí)行相頻同步處理，隨后同步頻率和相位，因此通過VCO 150的輸出處的合成來獲得較高頻率fVCO，其中較高頻率等于R分頻器的輸出頻率fREF的N倍。
根據(jù)所需的輸出頻率或應(yīng)用領(lǐng)域，可以用幾種方式和類型來實(shí)現(xiàn)頻率合成器中的VCO 150。在需要更高輸出頻率和相當(dāng)優(yōu)良的相位噪聲屬性的射頻(RF)前端中，通過使用有源電路，即，使用負(fù)反饋，產(chǎn)生負(fù)電阻VCO來實(shí)現(xiàn)VCO，用以補(bǔ)償LC諧振電路或LC諧振網(wǎng)絡(luò)(其通常使用一個(gè)電感線圈和一個(gè)電容器)中的(在寄生阻抗組件處產(chǎn)生的)能量損失。該LC調(diào)諧的VCO可以改變LC振蕩電路的電感L或電容C，以便根據(jù)輸入控制電壓來改變輸出頻率。通常，電容器的變化比電感線圈的變化更易于實(shí)現(xiàn)。結(jié)果，LC調(diào)諧的VCO主要包括具有固定電感的電感線圈和具有能夠根據(jù)輸入電壓變化的電容的可變電抗器(varactor)。
圖2示出了在圖1所示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的頻率合成器結(jié)構(gòu)中使用的差分LC調(diào)諧VCO的電路圖。在圖2中，VCO包括諧振電路中的電感線圈210；諧振電路中的可變電容器220；有源元件230，其由通過形成的負(fù)反饋獲得的負(fù)阻抗來允許LC諧振電路繼續(xù)維持諧振的晶體管組成；和有源元件240，用于為諧振電路提供偏流。
圖3圖解說明了使用圖2中所示的電感線圈和可變電容器的VCO的輸出頻率與輸入電壓的簡化曲線。在圖3中，可以看出，輸出頻率fVCO與輸入電壓V持續(xù)地成比例。
圖2和3中所示的VCO必須滿足預(yù)定范圍的控制電壓中任意系統(tǒng)所需的調(diào)頻范圍。因此，如圖3所示，表示頻率變化與控制電壓變化的比率的VCO增益由等式1表達(dá)。
等式1VCOgain=ΔfVCOΔVcontrol]]>如從等式1所示，需要越寬的頻帶，則需要定義更大的VCO增益。
另外，VCO中的頻率變化來源于諧振電路中的電容變化。作為可變電容器，可以使用P-N結(jié)可變電抗器或累加模式MOS可變電抗器，其中可變電抗器基于根據(jù)硅工藝中所施加的電壓變化的結(jié)電容?？勺冸娙萜鞯男阅苤笖?shù)可以由等式2表達(dá)。
等式2 在等式2中，Cmax是指最大可變電容，Cmin是指最小可變電容。
應(yīng)當(dāng)使用較大電容的電容器來擴(kuò)展這種可變電容器中的可變電容的范圍。然而，存在非可變寄生電容隨著可變電容的增加而增加的問題。而且，在應(yīng)當(dāng)使用任意期望頻率處的具有較大電容的可變電抗器和具有相對(duì)較小電感的電感線圈的情況下，會(huì)導(dǎo)致電流消耗的增加。
而且，可變電容的增加會(huì)導(dǎo)致VCO增益的增加，從而使經(jīng)由控制VCO頻率的輸入信號(hào)線輸入的大噪聲在VCO的輸出處產(chǎn)生，因此，頻率合成器的性能變壞。VCO的相位輸出噪聲相對(duì)經(jīng)由輸入信號(hào)線輸入的噪聲L{ωm}由等式3來表達(dá)。
等式3L{ωm}=(KVCO·Am2·ωm)2]]>在等式3中，KVCO表示VCO的增益，Am表示輸入噪聲的大小，ωm表示補(bǔ)償角頻率。從來等式可以進(jìn)一步分析出，在圖3中，在具有最大VCO增益的中間部分處出現(xiàn)的相位噪聲不太好，而在沒有VCO增益的兩邊緣處出現(xiàn)的相位噪聲最好。因此，問題是在VCO的整個(gè)頻率變化范圍上難以獲得良好相位噪聲輸出，并且難以獲得一致的性能。
圖4示出了根據(jù)如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的、在使用具有電感線圈和可變電容器的VCO的頻率合成器中頻率同步處理的模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。當(dāng)分頻率(dividing ratio)N變化時(shí)，通過非線性頻率同步處理來最終同步頻率和相位，從而，達(dá)到鎖定狀態(tài)，因此在VCO的輸出處獲得所期望的合成的頻率。
如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的整數(shù)-N頻率合成器存在以下問題，即，在頻率和相位被同步的狀態(tài)中，在電流泵中產(chǎn)生的UP和DOWN電流之間產(chǎn)生一些失配，并且由于具有相頻檢測(cè)的輸入頻率的周期的噪聲，在VCO的輸出處產(chǎn)生具有大噪聲功率的激勵(lì)(spur)。注意，該激勵(lì)與VCO增益成比例地出現(xiàn)。因此，當(dāng)VCO增益在任意周期信號(hào)的恒定大小中減小時(shí)，能夠減小激勵(lì)輸出。然而，只要在設(shè)計(jì)PLL環(huán)路中減小VCO增益，總的環(huán)路增益就減小。因此，問題是在PLL處于鎖定狀態(tài)的情況下，由于減小的環(huán)路增益，帶內(nèi)的VCO輸出相位噪聲、和帶外的相位頻率檢測(cè)器、電流泵等的輸入相位噪聲可能增加。
下文中，將參考圖5來描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分?jǐn)?shù)-N頻率合成器。
圖5示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分?jǐn)?shù)-N頻率合成器。如圖5所示，當(dāng)分?jǐn)?shù)-N頻率合成器與根據(jù)圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的整數(shù)-N頻率合成器相比，分?jǐn)?shù)-N頻率合成器包括取代整數(shù)-N頻率合成器的N分頻器的N/N+1分頻器180和累加器190。在兩個(gè)頻率合成器中的其他塊相同。N/N+1分頻器180是具有分頻率N和N+1的雙模數(shù)分頻率的分頻器電路，其中N和N+1分頻率中的一個(gè)被進(jìn)位信號(hào)選擇。累加器190累加輸入值，并且根據(jù)結(jié)果產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，分?jǐn)?shù)-N頻率合成器可以輸出N倍和N+1倍的R分頻器的輸出頻率fREF之間的頻率作為VCO輸出頻率fVCO。然而，目前的分?jǐn)?shù)-N頻率合成器也存在與上述整數(shù)N頻率合成器類似的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明被設(shè)計(jì)來解決上述問題。本發(fā)明致力于一種具有寬頻率變化范圍、小VCO增益、小寄生電容以及小噪聲和激勵(lì)的頻率合成器。另外，可以數(shù)字地控制本發(fā)明的振蕩器和頻率合成器。
本發(fā)明的一方面提供一種壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，包括振蕩器，通過輸入到模擬輸入端的電壓和輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值來確定輸出信號(hào)的頻率；和數(shù)字調(diào)諧器，用于將輸入到模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果來改變輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值。
這里，在數(shù)字值被固定的同時(shí)，按第一閾值電壓的輸出信號(hào)的頻率與按第二閾值電壓的輸出信號(hào)的頻率之間的差大于可以由數(shù)字值的變化改變的最小頻率。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述振蕩器包括第一和第二電感線圈、第一和第二可變電容器、第一和第二NMOS晶體管、電流源和2倍數(shù)個(gè)開關(guān)電容器，其中第一電感線圈連接到較高的電壓源和第一節(jié)點(diǎn)；第二電感線圈連接到較高的電壓源和第二節(jié)點(diǎn)；第一電容器連接到第一節(jié)點(diǎn)和模擬輸入端；第二電容器連接到第二節(jié)點(diǎn)和模擬輸入端；在第一NMOS晶體管中，第一源極和漏極連接到第一節(jié)點(diǎn)，柵極連接到第二節(jié)點(diǎn)，以及第二源極和漏極連接到第三節(jié)點(diǎn)；在第二NMOS晶體管中，第一源極和漏極連接到第二節(jié)點(diǎn)，柵極連接到第一節(jié)點(diǎn)，以及第二源極和漏極連接到第三節(jié)點(diǎn)；電流源連接到第三節(jié)點(diǎn)和較低的電壓源；一半開關(guān)電容器的兩端連接在第一節(jié)點(diǎn)與較低電壓源之間并且它們的開關(guān)連接到數(shù)字輸入端；剩余開關(guān)電容器的兩端連接在第二節(jié)點(diǎn)與較低電壓源之間并且它們的開關(guān)連接到數(shù)字輸入端；以及差分輸出的第一輸出連接到第一節(jié)點(diǎn)，第二輸出連接到第二節(jié)點(diǎn)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述振蕩器可以包括電感線圈；第一可變電容器，其具有根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓而變化的電容；和第二可變電容器，其具有多個(gè)電容器，并且具有隨著輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值而變化的電容，其中所述電感線圈、第一可變電容器和第二可變電容器相互并聯(lián)連接。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，所述振蕩器可以包括可變電容器，其具有根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓而變化的電容；和具有多個(gè)電感線圈的可變電感線圈，其具有隨著輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值而變化的電感，其中所述可變電容器和可變電感線圈相互并聯(lián)連接。
否則，所述振蕩器可以包括具有多個(gè)電感線圈的可變電感線圈，其具有隨著輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值而變化的電感；第一可變電容器，其具有根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓而變化的電容；和第二可變電容器，其具有多個(gè)電容器，并且具有隨著輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值而變化的電容，其中所述可變電感線圈、第一可變電容器和第二可變電容器相互并聯(lián)連接。
同時(shí)，所述數(shù)字調(diào)諧器包括第一元件，用于產(chǎn)生間歇信號(hào)；和第二元件，用于將輸入到模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且在產(chǎn)生間歇信號(hào)的情況下，根據(jù)所述結(jié)果來改變輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值。這里，所述第一元件接收具有預(yù)定頻率的信號(hào)，并且輸出具有由的預(yù)定整數(shù)分頻的頻率的信號(hào)作為間歇信號(hào)。另外，所述第二元件包括開關(guān)，用于當(dāng)輸入間歇信號(hào)時(shí)輸出輸入到模擬輸入端的電壓，并且輸出第一閾值電壓與第二閾值電壓之間的電壓，否則；比較器，用于將開關(guān)的輸出電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且輸出結(jié)果；和計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)比較器的輸出執(zhí)行上計(jì)數(shù)、下計(jì)數(shù)、或不計(jì)數(shù)。其中，所述預(yù)定整數(shù)可以通過從外部給出的信號(hào)而改變，并且計(jì)數(shù)器的值可以通過從外部給出的信號(hào)而改變。
本發(fā)明的另一方面是提供一種頻率合成器，包括相位頻率檢測(cè)器、電流泵、低通濾波器、數(shù)字調(diào)諧器、振蕩器和第一分頻器，其中所述相位頻率檢測(cè)器將預(yù)定輸入信號(hào)的頻率和相位與第一分頻器的輸出信號(hào)的頻率和相位進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果輸出用于控制電流泵的信號(hào)；所述電流泵根據(jù)相位頻率檢測(cè)器的輸出信號(hào)而向低通濾波器提供正電流和負(fù)電流中的任意一個(gè)；所述低通濾波器接收電流泵的輸出電流，并且輸出輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓；所述數(shù)字調(diào)諧器間歇地將輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果來改變輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值；所述振蕩器根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓和輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值的變化來改變和輸出所述輸出信號(hào)的頻率；以及第一分頻器輸出被第一整數(shù)分頻的振蕩器的輸出信號(hào)頻率的信號(hào)。
這里，在輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值被固定的同時(shí)，第一閾值電壓的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率與第二閾值電壓的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率之間的差大于可以隨著輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值的變化而改變的、振蕩器的輸出信號(hào)的最小頻寬。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述頻率合成器可以還包括第二分頻器，用于接收具有預(yù)定頻率的信號(hào)，并且輸入具有被第二整數(shù)分頻的頻率的信號(hào)，作為相位頻率檢測(cè)器的預(yù)定輸入信號(hào)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述低通濾波器包括電阻器、以及第一和第二電容器，其中串聯(lián)連接的電阻器和第一電容器的兩端連接到第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)；第二電容器連接到第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)；第一節(jié)點(diǎn)連接到輸入端和輸出端；并且第二節(jié)點(diǎn)連接到電壓源。另外，所述數(shù)字調(diào)諧器包括第一元件，用于接收相位頻率檢測(cè)器的預(yù)定輸入信號(hào)，并且輸出具有被第三整數(shù)分頻的信號(hào)頻率的信號(hào)作為間歇信號(hào)；和第二元件，用于將輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且在產(chǎn)生間歇信號(hào)的情況下，根據(jù)結(jié)果改變輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值。
本發(fā)明的再一方面是提供一種頻率合成器，包括相位頻率檢測(cè)器、電流泵、低通濾波器、數(shù)字調(diào)諧器、振蕩器和第一分頻器，其中所述相位頻率檢測(cè)器將預(yù)定輸入信號(hào)的頻率和相位與第一分頻器的輸出信號(hào)的頻率和相位進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果輸出控制電流泵的信號(hào)；所述電流泵根據(jù)相位頻率檢測(cè)器的輸出信號(hào)而向低通濾波器提供正電流和負(fù)電流中的任意一個(gè)；所述低通濾波器接收電流泵的輸出電流，并且輸出輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓；所述數(shù)字調(diào)諧器間歇地將輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)所述結(jié)果來改變輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值；所述振蕩器根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓和輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值的變化來改變和輸出所述輸出信號(hào)的頻率；和第一分頻器輸出在預(yù)定周期被第一整數(shù)以及在其他周期被通過使第一整數(shù)增加1而獲得的值分頻的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率。
這里，在輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值被固定的同時(shí)，第一閾值電壓的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率與第二閾值電壓的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率之間的差大于可以所著輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值的變化而改變的、振蕩器的輸出信號(hào)的最小頻寬。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一分頻器包括第一元件，用于執(zhí)行累加運(yùn)算，并且根據(jù)結(jié)果來輸出用于確定是否將振蕩器的輸出信號(hào)的頻率被第一整數(shù)或者被通過使第一整數(shù)增加1而獲得的值分頻的信號(hào)；和第二元件，用于根據(jù)第一元件的輸出信號(hào)而輸出被第一整數(shù)或通過使第一整數(shù)增加一而獲得的值分頻的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率。另外，所述數(shù)字調(diào)諧器包括第一元件，用于接收相位頻率檢測(cè)器的預(yù)定輸入信號(hào)，并且輸出具有被預(yù)定整數(shù)分頻的信號(hào)的頻率的信號(hào)作為間歇信號(hào)；和第二元件，用于將輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且在產(chǎn)生間歇信號(hào)的情況下，根據(jù)結(jié)果來改變輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的整數(shù)-N頻率合成器的方框圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差分LC調(diào)諧的VCO的電路圖；圖3是圖解說明根據(jù)圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的、VCO的輸出頻率與輸入電壓的曲線圖；圖4是圖解說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的頻率合成器中的頻率同步處理的模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果圖；圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分?jǐn)?shù)-N頻率合成器的方框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的頻率合成器的方框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率合成器的基本操作的波形圖；圖8是圖解說明可以在圖6的頻率合成器中采用的數(shù)字調(diào)諧器的示例性電路圖；圖9是圖解說明可以在圖6的頻率合成器中采用的數(shù)字調(diào)諧器的另一示例性電路圖；圖10是圖解說明可以在圖6的頻率合成器中采用的數(shù)字模擬調(diào)諧振蕩器(下文被稱作DAT)的電路圖；圖11是表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的VCO和圖10的DAT振蕩器的輸出頻率屬性與輸入電壓的圖；圖12是表示DAT振蕩器的可配置諧振電路的示例性圖；圖13和14是用于解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率合成器的DC屬性和頻率跟蹤處理的圖；圖15到18是用于解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的頻率合成器的穩(wěn)定性的圖；圖19和20是圖解說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的頻率合成器的瞬時(shí)反應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖；和圖21是圖解說明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的分?jǐn)?shù)-N頻率合成器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明的實(shí)施例可以以幾種形式改變，并且不應(yīng)當(dāng)曲解為本發(fā)明的范圍限于下面所描述的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例被提供以向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地描述本發(fā)明。
在下文中，將參考圖6來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的振蕩器和頻率合成器的結(jié)構(gòu)。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率合成器的示意結(jié)構(gòu)圖。如圖6中所示，頻率合成器包括R分頻器310、相位頻率檢測(cè)器320、C分頻器330、電流泵340、LPF 350、數(shù)字調(diào)諧器360、數(shù)字模擬調(diào)諧(DAT)振蕩器370、和N分頻器380。另外，它包括串到并(S-to-P)塊390。
R分頻器310輸出被R分頻的、從頻率合成器的外部提供的參考頻率fXTAL。
相位頻率檢測(cè)器320將輸入信號(hào)fREF的頻率和相位與輸入信號(hào)fDIV的頻率和相位進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果輸出用于控制電流泵的信號(hào)UP和DN。
C分頻器330將脈沖信號(hào)PC間歇地或周期地提供給數(shù)字調(diào)諧器360。這里，周期產(chǎn)生的脈沖信號(hào)PC可以通過可以由負(fù)載信號(hào)復(fù)位的分頻器電路或計(jì)數(shù)器電路來實(shí)現(xiàn)。所述周期可以是恒定的或者可以通過外部輸入來改變。
電流泵340輸出與相位頻率檢測(cè)器320的輸出UP和DN對(duì)應(yīng)的電荷。
LPF 350接收電荷泵340的輸出電流，并且輸出被輸入到DAT振蕩器370的模擬輸入端的電壓VAT。
數(shù)字調(diào)諧器360是用于間歇地或周期地執(zhí)行測(cè)量LPF 350的輸出電壓VAT的功能并且根據(jù)LPF的輸出電壓VAT的狀態(tài)改變輸入到DAT振蕩器370的數(shù)字輸入端的數(shù)字值的塊。C分頻器330和當(dāng)前的數(shù)字調(diào)諧器360在廣義上可以集中稱作數(shù)字調(diào)諧器。
DAT振蕩器370是指一種輸出信號(hào)的頻率由輸入到模擬輸入端的電壓VAT和輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值VDT確定的振蕩器。
DAT振蕩器能夠輸出與輸入控制電壓成比例的振蕩頻率fVCO，并且能夠被數(shù)字以及模擬地調(diào)諧。
N分頻器380輸出被N分頻的輸入頻率fVCO。
串到并塊390接收來自外部的串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且以并行數(shù)據(jù)將其提供給內(nèi)部。
在下文中，將參考圖7來討論根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率合成器的操作。
圖7是圖解說明頻率合成器的基本操作的波形圖。
在圖7中，在N分頻器的N值改變之后(即，在負(fù)載信號(hào)打開之后)，數(shù)字調(diào)諧器通過C分頻器生成的周期脈沖信號(hào)PC來檢查LPF的輸出電壓VAT的狀態(tài)。如果LPF輸出電壓VAT從中間電壓增加到第一閾值電壓或更大時(shí)，輸入到DAT振蕩器的數(shù)字值變小。減小的數(shù)字值暗示來自諧振電路的DAT振蕩器的開關(guān)電容器關(guān)閉，這使得DAT振蕩器的頻率fVCO瞬間離散。另一方面，如果LPF輸出電壓VAT從中間電壓減小到第二閾值電壓或更大時(shí)，輸入到DAT振蕩器的數(shù)字值變小，這引起相反的操作。如果濾波器電壓出現(xiàn)在第一與第二閾值電壓之間，則數(shù)字值不變化。對(duì)于這種方式的操作，在N分頻器的N值已經(jīng)改變之后，數(shù)字地轉(zhuǎn)換頻率。
在下文中，將參考圖8到12來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓控模擬數(shù)字振蕩器的主要塊。在廣義上，壓控模擬數(shù)字振蕩器包括圖6中所示的C分頻器、數(shù)字調(diào)諧器、和DAT振蕩器。
圖8是圖解說明數(shù)字調(diào)諧器的示例的電路圖。
如圖8所示，數(shù)字調(diào)諧器包括開關(guān)410、比較器420、和計(jì)數(shù)器430。如果輸入了由C分頻器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)PC，則開關(guān)410輸出來自LPF的電壓VAT，否則輸出第一閾值電壓與第二閾值電壓之間的中間電壓VM。比較器將開關(guān)410的輸出電壓與第一閾值電壓VH和第二閾值電壓VL進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果將UP或DN信號(hào)傳遞到計(jì)數(shù)器430。當(dāng)接收UP信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器430遞增，也就是，增加1，而當(dāng)接收DN信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器430遞減，也就是，減少1。計(jì)數(shù)器的初始值可以從串到并390輸入，如圖5所示。
圖9是詳細(xì)圖解說明數(shù)字調(diào)諧器的另一示例的結(jié)構(gòu)圖。
在圖9中，數(shù)字調(diào)諧器包括中間電壓(VM)發(fā)生器510、開關(guān)520、比較器530、和計(jì)數(shù)器540。
中間電壓發(fā)生器510輸出中間電壓VM。在中間電壓發(fā)生器510中，具有大電阻值的電阻器被用作兩個(gè)電阻器R1和R2。在維持中間電壓的同時(shí)，在中間電壓發(fā)生器510中，由于第一PMOS晶體管MP1的閾值電壓小于第二PMOS晶體管MP2的閾值電壓，因此幾乎不存在電流消耗。
開關(guān)520由兩個(gè)NMOS晶體管MN3和MN4以及兩個(gè)PMOS晶體管MP3和MP4組成。MN3和MP3是互補(bǔ)開關(guān)，MN4和MP4也是互補(bǔ)開關(guān)。在C分頻器中產(chǎn)生的周期脈沖信號(hào)PC是高電壓的情況下，MN4和MP4導(dǎo)通，因此LPF輸出電壓VAT變成開關(guān)520的輸出電壓。相反，在C分頻器的輸出電壓是低電壓的情況下，MN3和MP3導(dǎo)通，因此中間電壓VM變成開關(guān)520的輸出電壓。
比較器530包括第五NMOS晶體管MN5、第五PMOS晶體管MP5、兩個(gè)電阻器R3和R4、和三個(gè)反相器I2、I3和I4。在比較器530中，如果開關(guān)520的輸出電壓低于第五NMOS晶體管MN5的閾值電壓，則DN信號(hào)從低電壓狀態(tài)變到高電壓狀態(tài)，從而隨后的計(jì)數(shù)器540執(zhí)行遞減計(jì)數(shù)。相反，如果開關(guān)520的輸出電壓高于第五NMOS晶體管MN5的閾值電壓，則產(chǎn)生UP信號(hào)，因此隨后的計(jì)數(shù)器540執(zhí)行遞增計(jì)數(shù)。如果開關(guān)520的輸出電壓是閾值電壓之間的電壓，則DN和UP信號(hào)都具有低電壓值，因此隨后的計(jì)數(shù)器540不操作。這里，可以使用大電阻值的兩個(gè)電阻器R3和R4。
計(jì)數(shù)器540通過UP或DN信號(hào)來執(zhí)行遞增計(jì)數(shù)或遞減計(jì)數(shù)。另外，通過容許從外部設(shè)定的計(jì)數(shù)器的值，能夠更迅速地進(jìn)行鎖頻。
由于C分頻器生成的周期脈沖信號(hào)PC適用于驅(qū)動(dòng)連接到LPF的開關(guān)，因此可能產(chǎn)生新的激勵(lì)而不是由相位頻率檢測(cè)器和電流泵產(chǎn)生的激勵(lì)。然而，這不會(huì)引起問題，因?yàn)閂CO已經(jīng)具有低增益，因此對(duì)頻率控制輸入的噪聲不靈敏。
圖10是圖解說明DAT振蕩器的示例的圖。
如圖10所示，DAT振蕩器包括電感線圈610、可變電容器620、操作為負(fù)電阻器的有源元件630、用于偏流的有源元件640、和多個(gè)開關(guān)電容器650。為了改變諧振電路的電容，當(dāng)前的DAT振蕩器一起利用可變電容器和開關(guān)電容器。在可變電容器的情況下，電容根據(jù)模擬輸入電壓Vct1而持續(xù)地變化，而在開關(guān)電容器的情況下，電容根據(jù)數(shù)字輸入而通過接通或斷開開關(guān)來離散地變化。
圖11呈現(xiàn)了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的VCO的輸入電壓與頻率的曲線圖710，以及如圖9A所示的DAT振蕩器的輸入電壓與頻率的曲線圖721至726。從該圖中看出，DAT振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是使用開關(guān)電容器，能夠獲得寬帶的頻率變化范圍，即使它利用了可變電容器和具有低VCO增益的電感線圈。另外，與可變電容器相比，由開關(guān)控制的電容器具有最大性能指數(shù)，因?yàn)閹缀醪淮嬖诩纳娙萜鲉栴}。在與開關(guān)電容器使用的可變電容器的情況下，寄生電容器由于其尺寸小從而可以被最小化。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的VCO相比，總電容的性能指數(shù)顯著提高，因此，幾乎所有電容可用于頻率變化。而且，即使在需要寬帶的情況下，也可以使用最大電感的電感線圈，從而減小振蕩器中的電流消耗。
圖12圖解說明了DAT振蕩器中的諧振電路的配置的三個(gè)典型情況。
在圖12中，A型DAT振蕩器810適用于通過數(shù)字控制電感線圈來調(diào)諧離散的電感，并且模擬調(diào)諧可變電容器。也就是，A型DAT振蕩器810包括具有取決于輸入到模擬輸入端的電壓的可變電容的可變電容器、以及具有隨輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值變化的電感的可變電感線圈。這里，可變電感線圈包括多個(gè)電感線圈，并且并聯(lián)連接到可變電容器。然而，存在的缺點(diǎn)是如果硅工藝合并集成的平面型電感線圈，則難以像在電容器調(diào)諧一樣細(xì)致地調(diào)諧電感線圈，并且電感線圈中開關(guān)的使用對(duì)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)指標(biāo)(在下文中，被稱作Q)有壞的影響。然而，在整個(gè)電流消耗方面，這對(duì)調(diào)諧電感線圈是有利的，以便調(diào)諧更高的頻率。
B型DAT振蕩器820采用典型的開關(guān)電容器。其被配置成通過可變電容器和開關(guān)電容器來實(shí)現(xiàn)固定電感線圈的細(xì)致調(diào)諧。也就是，該B型DAT振蕩器820包括電感線圈、具有取決于輸入到模擬輸入端的電壓而變化的電容的第一可變電容器、和具有隨輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值變化的電容的第二可變電容器。這里，第二可變電容器包括多個(gè)電容器，并且電感線圈、第一可變電容器和第二可變電容器彼此并聯(lián)連接。
C型DAT振蕩器830是通過將數(shù)字調(diào)諧的電感線圈添加到B型DAT振蕩器820的電路而配置的。也就是，C型DAT振蕩器830包括具有隨輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值改變的電感的可變電感線圈、具有取決于輸入到模擬輸入端的電壓而改變的第一可變電容器、和具有隨輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值改變的電容的第二可變電容器。這里，可變電感線圈包括多個(gè)電感線圈；第二可變電容器包括多個(gè)電容器；并且可變電感線圈、第一可變電容器和第二可變電容器相互并聯(lián)連接。在這種情況下，通過調(diào)諧電感線圈能夠?qū)崿F(xiàn)寬的頻率變化，從而實(shí)現(xiàn)適于可變頻率范圍的電流消耗。
在下文中，將參考圖13和14來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率合成器的DC屬性和頻率跟蹤處理。
圖13是圖解說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率合成器的DC屬性的圖。在圖13中，如果VCO的頻率在由附圖標(biāo)記910表示的范圍內(nèi)，伴隨著在數(shù)字調(diào)諧器中遞減計(jì)數(shù)，則當(dāng)產(chǎn)生在C分頻器中產(chǎn)生的周期脈沖信號(hào)PC時(shí)，該頻率轉(zhuǎn)變到一個(gè)步長的較低頻帶。如果VCO的頻率在由附圖標(biāo)記920表示的范圍內(nèi)，伴隨著遞增計(jì)數(shù)，則頻率轉(zhuǎn)變到一個(gè)步長的較大頻帶。當(dāng)鎖定頻率合成器時(shí)，VCO頻率總是位于VL和VH之間。
圖14是圖解說明在頻率合成器的操作中的頻率跟蹤處理的圖。在圖14中，預(yù)定頻率f1表示初始頻率，改變的頻率f2表示改變之后的頻率。附圖標(biāo)記1010、1020、和1030表示周期比較時(shí)間點(diǎn)或過渡點(diǎn)。如果在頻率f1編程新通道數(shù)據(jù)，也就是，如果設(shè)定VCO的新輸出頻率f2，則頻率被模擬PLL環(huán)路轉(zhuǎn)變到由附圖標(biāo)記1010表示的點(diǎn)。如果在由附圖標(biāo)記1010表示的點(diǎn)處、通過分頻器中產(chǎn)生的周期脈沖信號(hào)PC發(fā)生遞減計(jì)數(shù)，則頻率轉(zhuǎn)變到由附圖標(biāo)記1020表示的點(diǎn)。由于期望的頻率未在由附圖標(biāo)記1020表示的點(diǎn)處合成，因此頻率停留在由附圖標(biāo)記1020表示的點(diǎn)處，并且再次被分頻器中產(chǎn)生的周期脈沖信號(hào)PC轉(zhuǎn)變?yōu)橛筛綀D標(biāo)記1030表示的點(diǎn)。然后頻率被模擬PLL環(huán)路轉(zhuǎn)變到頻率f2，并且最后頻率合成器被鎖定。之后，應(yīng)當(dāng)理解，數(shù)字調(diào)諧器中放置的計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)字值被維持原樣，因?yàn)闉V波器的鎖定電壓在VL與VH之間，盡管通過在分頻器產(chǎn)生的周期脈沖信號(hào)PC測(cè)量了濾波器的電壓。
在下文中，將參考圖15到18來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頻率合成器的穩(wěn)定性。
使用如圖15和16所示的DAT振蕩器的頻率合成器以穩(wěn)定的方式操作。然而，在圖15的情況下，因?yàn)楦鶕?jù)數(shù)字調(diào)諧器中放置的計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)字值的各個(gè)頻帶應(yīng)當(dāng)相互重疊，所以需要在設(shè)計(jì)VCO時(shí)注意，。
使用如圖17和18所示的DAT振蕩器的頻率合成器以不穩(wěn)定的方式操作。也就是，發(fā)生振蕩。如果在計(jì)數(shù)器執(zhí)行遞增計(jì)數(shù)之后，期望的鎖定頻率大于取決于給定數(shù)字調(diào)諧器的計(jì)數(shù)器輸出數(shù)字值的頻帶中的VH，并且還低于取決于數(shù)字調(diào)諧器的計(jì)數(shù)器輸出數(shù)字值的下一頻帶中的VL，則使用DAT振蕩器的頻率合成器以不穩(wěn)定的方式操作。
在圖15到18中，可以看出，當(dāng)固定數(shù)字值的同時(shí)，如果取決于第一閾值電壓的輸出信號(hào)的頻率與取決于第二閾值電壓的輸出信號(hào)的頻率之間的差大于由于數(shù)字值的變化而能夠改變的最小頻寬，則所述操作是穩(wěn)定的。
在下文中，將參考圖19到20來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、在使用是一種模擬程序的Matlab設(shè)計(jì)頻率合成器的功能塊之后對(duì)于瞬時(shí)響應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
圖19是N分頻器的分頻率N從2400轉(zhuǎn)變到2455的情況，而圖20是N從165轉(zhuǎn)變到175然后到168的情況。應(yīng)當(dāng)理解，粗頻率變化是在N改變之后由數(shù)字調(diào)諧器做出的，并且隨后通過環(huán)路濾波器的LPF電壓精確地輸出期望的頻率，如圖19和20中所描述的。
在下文中，將參考圖21來描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的分?jǐn)?shù)-N-頻率合成器。
圖21是圖解說明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的分?jǐn)?shù)-N-頻率合成器的示意圖。在圖21中，分?jǐn)?shù)-N-頻率合成器包括R分頻器1110、相位頻率檢測(cè)器(PFD)1120、C分頻器1130、電流泵(CP)1140、低通濾波器(LPF)1150、數(shù)字調(diào)諧器(DT)1160、DAT_VCO 1170、N/N+1分頻器1180、和累加器1190。而且，它可以包括并到串(P to S)塊1200。這里，R分頻器1110、相位頻率檢測(cè)器1120、C分頻器1130、電流泵1140、LPF 1150、數(shù)字調(diào)諧器1160和DAT_VCO 1170與圖6所圖解的整數(shù)-N-頻率合成器的各個(gè)塊相同。N/N+1分頻器1180是具有分割率N和N+1的雙模分割率的分頻器電路，其中分割率N和N+1之一是由進(jìn)位信號(hào)C來選擇的。累加器1190對(duì)輸入值進(jìn)行累加，并且根據(jù)結(jié)果產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)C。因此，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的頻率合成器的優(yōu)點(diǎn)是通過使用能夠使得VCO增益很小的DAT振蕩器減少了激勵(lì)功率，因?yàn)轭l率合成器變得對(duì)起源于LFP電壓的周期噪聲不敏感。
根據(jù)本發(fā)明，振蕩器和頻率合成器的優(yōu)點(diǎn)是在能夠減小從振蕩器輸出的噪聲的同時(shí)可以獲得寬帶頻率輸出。
另外，根據(jù)本發(fā)明，振蕩器和頻率合成器的優(yōu)點(diǎn)是它們適用于提供用于將射頻(RF)信號(hào)轉(zhuǎn)換為中間頻率(IF)信號(hào)或基帶信號(hào)的頻率。
而且，根據(jù)本發(fā)明，振蕩器和頻率合成器的優(yōu)點(diǎn)是具有寬的可變頻率范圍、小VCO增益、小寄生電容、以及更小的噪聲和激勵(lì)。
權(quán)利要求
1.一種壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，包括振蕩器，通過輸入到模擬輸入端的電壓和輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值來確定輸出信號(hào)的頻率；和數(shù)字調(diào)諧器，用于將輸入到模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果來改變輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中所述振蕩器包括第一和第二電感線圈、第一和第二可變電容器、第一和第二NMOS晶體管、電流源、和2的倍數(shù)個(gè)開關(guān)電容器，其中第一電感線圈連接到較高的電壓源和第一節(jié)點(diǎn)；第二電感線圈連接到較高的電壓源和第二節(jié)點(diǎn)；第一電容器連接到第一節(jié)點(diǎn)和模擬輸入端；第二電容器連接到第二節(jié)點(diǎn)和模擬輸入端；在第一NMOS晶體管中，第一源極和漏極連接到第一節(jié)點(diǎn)，柵極連接到第二節(jié)點(diǎn)，以及第二源極和漏極連接到第三節(jié)點(diǎn)；在第二NMOS晶體管中，第一源極和漏極連接到第二節(jié)點(diǎn)，柵極連接到第一節(jié)點(diǎn)，以及第二源極和漏極連接到第三節(jié)點(diǎn)；電流源連接到第三節(jié)點(diǎn)和較低電壓源；一半開關(guān)電容器的兩端連接在第一節(jié)點(diǎn)與較低電壓源之間并且它們的開關(guān)連接到數(shù)字輸入端；剩余開關(guān)電容器的兩端連接在第二節(jié)點(diǎn)與較低電壓源之間，并且它們的開關(guān)連接到數(shù)字輸入端；和差分輸出的第一輸出連接到第一節(jié)點(diǎn)，第二輸出連接到第二節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中所述振蕩器包括電感線圈；第一可變電容器，其具有根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓而變化的電容；和第二可變電容器，其具有多個(gè)電容器，并且具有隨著輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值而變化的電容，其中所述電感線圈、第一可變電容器和第二可變電容器相互并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中所述振蕩器包括可變電容器，其具有根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓而變化的電容；和具有多個(gè)電感線圈的可變電感線圈，其具有隨著輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值而變化的電感，其中所述可變電容器和可變電感線圈相互并聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中所述振蕩器包括具有多個(gè)電感線圈的可變電感線圈，其具有隨著輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值而變化的電感；第一可變電容器，其具有根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓而變化的電容；和第二可變電容器，其具有多個(gè)電容器，并且具有隨著輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值而變化的電容，其中所述可變電感線圈、第一可變電容器和第二可變電容器相互并聯(lián)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中所述數(shù)字調(diào)諧器包括第一元件，用于產(chǎn)生間歇信號(hào)；和第二元件，用于將輸入到模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且在產(chǎn)生間歇信號(hào)的情況下，根據(jù)比較結(jié)果來改變輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中所述第一元件接收具有預(yù)定頻率的信號(hào)，并且輸出作為間歇信號(hào)的具有被預(yù)定整數(shù)分頻的頻率的信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中所述預(yù)定整數(shù)可以隨著外部給出的信號(hào)而改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中所述第二元件包括開關(guān)，用于當(dāng)輸入間歇信號(hào)時(shí)，輸出輸入到模擬輸入端的電壓，并且輸出第一閾值電壓與第二閾值電壓之間的電壓，否則；比較器，用于將開關(guān)的輸出電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且輸出結(jié)果；和計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)比較器的輸出執(zhí)行上計(jì)數(shù)、下計(jì)數(shù)、或不計(jì)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中計(jì)數(shù)器的值可以隨著外部給出的信號(hào)而改變。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器，其中在數(shù)字值被固定的同時(shí)，第一閾值電壓的輸出信號(hào)的頻率與第二閾值電壓的輸出信號(hào)的頻率之間的差大于可以隨數(shù)字值的變化而改變的最小頻寬。
12.一種頻率合成器，包括相位頻率檢測(cè)器、電流泵、低通濾波器、數(shù)字調(diào)諧器、振蕩器和第一分頻器，其中所述相位頻率檢測(cè)器將預(yù)定輸入信號(hào)的頻率和相位與第一分頻器的輸出信號(hào)的頻率和相位進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果輸出用于控制電流泵的信號(hào)；所述電流泵根據(jù)相位頻率檢測(cè)器的輸出信號(hào)而向低通濾波器提供正電流和負(fù)電流中的任意一個(gè)；所述低通濾波器接收電流泵的輸出電流，并且輸出輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓；所述數(shù)字調(diào)諧器間歇地將輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果來改變輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值；所述振蕩器根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓和輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值的變化來改變和輸出所述輸出信號(hào)的頻率；和第一分頻器輸出具有被第一整數(shù)分頻的振蕩器輸出信號(hào)的頻率的信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的頻率合成器，還包括第二分頻器，用于接收具有預(yù)定頻率的信號(hào)，并且輸入具有被第二整數(shù)分頻的頻率的信號(hào)，作為相位頻率檢測(cè)器的預(yù)定輸入信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的頻率合成器，其中所述低通濾波器包括電阻器、以及第一和第二電容器，其中串聯(lián)連接的電阻器和第一電容器的兩端連接到第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)；第二電容器連接到第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)；第一節(jié)點(diǎn)連接到輸入端和輸出端；并且第二節(jié)點(diǎn)連接到電壓源。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的頻率合成器，其中所述數(shù)字調(diào)諧器包括第一元件，用于接收相位頻率檢測(cè)器的預(yù)定輸入信號(hào)，并且輸出具有被第三整數(shù)分頻的信號(hào)的頻率的信號(hào)作為間歇信號(hào)；和第二元件，用于將輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且在產(chǎn)生間歇信號(hào)的情況下，根據(jù)結(jié)果改變輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的頻率合成器，其中在輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值被固定的同時(shí)，第一閾值電壓的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率與第二閾值電壓的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率之間的差大于可以隨輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值的變化而改變的、振蕩器的輸出信號(hào)的最小頻寬。
17.一種頻率合成器，包括相位頻率檢測(cè)器、電流泵、低通濾波器、數(shù)字調(diào)諧器、振蕩器和第一分頻器，其中所述相位頻率檢測(cè)器將預(yù)定輸入信號(hào)的頻率和相位與第一分頻器的輸出信號(hào)的頻率和相位進(jìn)行比較，并且根據(jù)其結(jié)果輸出用于控制電流泵的信號(hào)；所述電流泵根據(jù)相位頻率檢測(cè)器的輸出信號(hào)而向低通濾波器提供正電流和負(fù)電流中的任意一個(gè)；所述低通濾波器接收電流泵的輸出電流，并且輸出輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓；所述數(shù)字調(diào)諧器間歇地將輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)其結(jié)果來改變輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值；所述振蕩器根據(jù)輸入到模擬輸入端的電壓和輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值的變化來改變和輸出所述輸出信號(hào)的頻率；和第一分頻器輸出在預(yù)定周期被第一整數(shù)以及在其他周期被通過使第一整數(shù)增加1而獲得的值分頻的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頻率合成器，其中所述第一分頻器包括第一元件，用于執(zhí)行累加運(yùn)算，并且根據(jù)結(jié)果來輸出用于確定是否將振蕩器的輸出信號(hào)的頻率被第一整數(shù)或者被通過使第一整數(shù)增加1而獲得的值分頻的信號(hào)；和第二元件，用于根據(jù)第一元件的輸出信號(hào)而輸出被第一整數(shù)或被通過使第一整數(shù)增加1而獲得的值分頻的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頻率合成器，其中所述數(shù)字調(diào)諧器包括第一元件，用于接收相位頻率檢測(cè)器的預(yù)定輸入信號(hào)，并且輸出具有被預(yù)定整數(shù)分頻的信號(hào)頻率的信號(hào)作為間歇信號(hào)；和第二元件，用于將輸入到振蕩器的模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且在產(chǎn)生間歇信號(hào)的情況下，根據(jù)結(jié)果改變輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頻率合成器，其中在輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值被固定的同時(shí)，第一閾值電壓的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率與第二閾值電壓的振蕩器的輸出信號(hào)的頻率之間的差大于可以隨輸入到振蕩器的數(shù)字輸入端的數(shù)字值的變化而改變的振蕩器的輸出信號(hào)的最小頻寬。
全文摘要
提供了一種壓控?cái)?shù)字模擬振蕩器和使用該振蕩器的頻率合成器，該振蕩器包括振蕩器，其具有通過輸入到模擬輸入端的電壓和輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值來確定輸出信號(hào)的頻率；和數(shù)字調(diào)諧器，用于將輸入到模擬輸入端的電壓與第一和第二閾值電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)結(jié)果來改變輸入到數(shù)字輸入端的數(shù)字值，從而能夠獲得具有較少噪聲的寬帶頻率輸出。
文檔編號(hào)H03B28/00GK1856932SQ200480027676
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者韓先鎬, 韓振浩, 樸文陽 申請(qǐng)人:韓國電子通信研究院